Построение оптимальной траектории

ВВЕДЕНИЕ

Большинство водителей любой квалификации чувствуют себя очень неуверенно, подъезжая к повороту на критической скорости. Это вполне естественно - программы их подготовки умалчивают о реальных выходах из таких ситуаций, а умудренные опытом "бывалые" предлагают советы типа "ехать потише"... Опасность может возникнуть намного раньше, чем автомобиль потеряет управляемость и под действием центробежной силы попадает либо в кювет, либо на полосу встречного движения. Критическая ситуация начинается с того момента, когда водитель допускает ошибку в оценке крутизны поворота. На первый взгляд, крутой поворот может показаться плавным, но свою ошибку многие, к сожалению, начинают понимать уже на дуге поворота. Опасность поворота оценивается в первую очередь его крутизной. Кроме значительной крутизны, многие повороты сложны (!), опасны (!!) и очень опасны (!!!) из-за скользкости покрытия, неровностей, постоянных или временных помех на дуге, глубокой обочины, крутого спуска и т. д. Когда скорость автомобиля минимальна и условия внешней среды благоприятны (сухое, твердое покрытие, отличная видимость, индивидуальное движение), то чаще всего трудностей не возникает. Но стоит только скорости приблизиться к критической, как любое неверное действие водителя тотчас приводит к аварийной ситуации или ДТП. Чаще всего такое действие обусловлено прочным рефлексом на опасность, заставляющим водителя резко нажать на тормозную педаль или педаль управления подачей топлива. Занос или вращение автомобиля почти всегда является реакцией на тормозной импульс, так как наружные колеса в большей степени загружены весом автомобиля из-за действия центробежной силы. Блокирование любого из четырех колес приведет к заносу автомобиля, а блокирование всех колес - к скольжению по касательной к дуге поворота. Очень трудно снизить скорость на дуге поворота. Самые эффективные способы торможения - ступенчатый и прерывистый - здесь применить нельзя из-за опасности блокирования колес. Прием "тормоз - газ" позволяет сохранить управляемость, но требует безошибочной работы левой ногой, что для большинства водителей-неспортсменов является невыполнимой задачей, так как отрабатывается на многолетних тренировках и предполагает наличие тонкого"чувства автомобиля". Плавное торможение исключает блокирование колес, но малоэффективно. Экстренное торможение сносом четырех колес или скольжением задних также является уделом лишь высококвалифицированных спортсменов. Поэтому возникает парадоксальная ситуация, при которой у неподготовленного водителя нет выбора в условиях критической скорости движения, и никакой совет или умная рекомендация не сможет заменить дефицита мастерства. Прежде чем решиться на скоростное прохождение поворота, нужно изучить приемы и способы управления, позволяющие не допустить грубую ошибку и стабилизировать автомобиль при потере устойчивости и управляемости. Лучшей школой прохождения поворотов является школа автогонщиков. Эти люди на собственном опыте в результате поиска и ошибок смогли систематизировать самые рациональные приемы. Миллионы обычных водителей могут использовать этот уникальный опыт, следуя сформулированным в книге 30 практическим рекомендациям. Пусть читателей не удивляет, что книга насыщена примерами из спорта и лучшие автогонщики России выступают здесь как учителя для всех нас. Можно надеяться, что их знания помогут вам повысить свою безопасность в критических ситуациях на поворотах.

 

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОВОРОТОВ

В основу классификации поворотов положен геометрический признак. Чем больше крутизна поворота (или меньше его радиус) и выше скорость движения, тем большая центробежная сила действует на автомобиль. Как только эта сила превысит сцепные возможности автомобиля с дорогой, происходит потеря устойчивости и управляемости (снос, занос, вынос автомобиля на полосу встречного движения или обочину). В самом общем виде все повороты можно объединить в три группы: простые, сложные и опасные. На простых поворотах радиус кривизны постоянен, а на сложных может меняться. Простые повороты разнятся лишь направлением движения (направо, налево) и крутизной траектории. Сложные повороты, напротив, разнообразны: плавные, резкие, длинные, крутые, сочлененные, S-образные и др. Каждому из них соответствует определенная техника управления. Опасные повороты – это особая категория, причем к ней могут относиться и простые, и сложные повороты. Их опасность может определяться разными факторами: резким сужением дороги, помехами на стандартной траектории (камнями, неровностями), которые могут при экстренном объезде нарушить стабилизацию автомобиля. Зачастую на таких поворотах вообще нет смысла анализировать степень опасности, если она велика, и расчленять ее на составные части. Проще применить традиционный прием: снизить скорость до обеспечения гарантированной безопасности. Регулятором безопасности, подвластным водителю, является скорость автомобиля. Поэтому первым условием достижения мастерства является способность водителя точно сопоставить геометрию поворота (крутизну) и скорость автомобиля. Если скорость входа в поворот превышена, то погасить ее на дуге поворота чрезвычайно сложно из-за того, что нельзя полностью использовать тормозной эффект при неодинаково загруженных колесах. Внутренние относительно дуги поворота колеса разгружаются и способны заблокироваться даже при невысокой интенсивности торможения рабочим тормозом. При возникновении такого явления автомобиль переходит в занос или вращение. Поэтому для замедления на повороте применяют малоэффективное плавное торможение или контраварийные приемы (торможение скольжением), которые не требуют использования тормозной системы. Вторым условием достижения водительского мастерства является овладение комбинацией приемов управления, позволяющих обеспечить оптимальный скоростной режим и движение по заданной траектории. Не случайно техника прохождения поворотов считается наиболее сложной составляющей водительского мастерства. Ее реализация затрагивает практически все элементы управления (руление, торможение, выключение - включение сцепления, включение передач). Притом стандартные приемы, доведенные до автоматизма, чередуются с нестандартными, с помощью которых водитель сглаживает переходы от одного приема к другому, стабилизирует автомобиль, компенсирует допущенные ошибки. Постоянное сопоставление геометрии, скорости и техники управления привело к необходимости классификации поворотов по этим признакам (см. табл.). Наиболее важными факторами оценки поворота являются: возможность визуального просмотра его от входа до выхода или частично, крутизна или угол излома, направление, наличие подъемов, спусков, виражей, отрицательных уклонов и помех, комбинация этих элементов, состояние покрытия (скользкое, твердое, вязкое, рыхлое) и обочин.

Таблица. Классификация поворотов

Категория поворота (рис. 1)	Крутизна, град	Критическая скорость, км/ч	Последовательнось действий гонщика при входе на максимальной скорости
Для 4-ступенчатой КП	Для 5-ступенчатой КП
	1-5,5	160-180	IV-ПР	V-ПР
	6,0-11,0	140-160	IV-ТД-З-ПР	V-Т-З-ПР
	11,5-33,5	120-140	IV-Т-З-ПР	V-Т-IV-З-ПР
	34,0-56,0	100-120	IV-Т-III-З-ПР	V-Т-IV-Т-З-ПР
	56,5-78,5	80-100	IV-Т-III-Т-З-ПР	V-Т-IV-Т-III-З-ПР
	79,0-90,0	60-80	IV-Т-III-Т-II-З-ПР	V-Т-IV-Т-III-Т-З-ПР
	90,5-135	40-60	IV-Т-III-Т-II-Т-З-ПР	V-Т-IV-Т-III-Т-II-ПР-ТС
	135,5-160	20-40	IV-Т-III-Т-II-ПР-ТС	V-Т-IV-Т-III-Т-II-Т-ПР-I

Примечания. 1. В таблице приняты условные обозначения: I-V - номер передачи; ПР - поворот рулевого колеса; З - загрузка передних колес; ТД - торможение двигателем; Т - торможение рабочим тормозом; ТС - торможение стояночным тормозом; КП - коробка передач. 2. Диапазон критической скорости связан не только с крутизной дуги, но и с коэффициентом сцепления шин с дорогой

Сложные повороты, состоящие из сочетания дуг различных радиуса или направления (рис. 2),

требуют не только точной геометрической оценки, но и конкретной тактики их прохождения с учетом изменения скорости на отдельных отрезках дуги, построения общей траектории, применения различных приемов управления, стабилизирующих автомобиль на дуге поворота. Безопасность водителя при прохождении таких поворотов на критической скорости зависит от точного прогноза и не менее точных действий по самостраховке, результатом которых является сохранение устойчивости и управляемости автомобиля на всем протяжении поворота от входа до выхода. Для большинства водителей и автогонщиков блее важной является не характеристика поворота, а безопасная траектория. В "стенограммах" лучших гонщиков имеются существенные различия не потому, что их восприятие поворотов и расстояний до них сильно отличается, а из-за выбора конкретных приемов. И самое удивительное – траектории лучших гонщиков практически одинаковые.

 

 

ПРИЕМЫ ТОРМОЖЕНИЯ

При обучении водителям, как правило, говорят, что излишнюю скорость необходимо гасить до поворота. Но на практике, а в автоспорте особенно, часто бывает так, что автомобиль, уже выйдя на дугу поворота, движется с превышенной скоростью. Иногда это диктуется тактическими соображениями, иногда является следствием ошибки. Каждому водителю следует уяснить различия между оптимальной и критической скоростями входа в поворот. Оптимальная скорость позволяет четко выполнять все элементы маневра, обеспечивает наименьшие потери времени на преодоление поворота и наибольшее ускорение на выходе. Критическая скорость выше оптимальной, однако она создает в различных фазах прохождения поворота (в основном на выходе) немало осложнений, нейтрализация которых отнимает много времени, сил и приводит в итоге к значительному проигрышу в скорости. Многие начинающие спортсмены - гонщики "штурмуют" каждый поворот на пределе возможной скорости, затем 2/3 криволинейной траектори борются с автомобилем и при этом полагают, что быстрее проехать просто невозможно. Такому водителю помочь сложно. Хорошо, если в момент, когда его автомобиль начнет заносить и бросать и стороны в сторону, он не будет тормозить, а попытается "поймать" его рулевым колесом. В противном случае он не справится с машиной, результаты будут весьма плачевны. Рассмотрим ситуацию, когда водитель заране знает, что скорость на входе в поворот завышена или определил это в первое же мгновение нахождения на дуге. Здесь превышение, как правило, незначительно. Достаточно чуть притормозить, зависимости от способа прохождения поворота применяются три варианта действий.
Вариант 1 (рис. 8).

Рис. 8. Плавное торможение при прохождении поворота вкатыванием

 

При вкатывании, когда автомобиль идет без заноса задней оси, необходимо использовать плавное торможение. Особенность его заключается в мягком и четком дозировании усилий на тормозной педали, которое исключило бы даже незначительную вероятность блокирования колес. Для этого требуется контроль за автомобилем и ежесекундная готовность в случае заноса прекратить торможение.
Вариант 2 (рис. 9, А).

Рис. 9. Снижение скорости в управляемом заносе: А - путем увеличения угла заноса; Б - контрсмещением

 

Для снижения скорости в управляемом заносе достаточно вести автомобиль под большим углом к траектории, но существует опасность превысить критический угол "сорвать" автомобиль в неуправляемое вращение. Чтобы направить автомобиль в глубокий занос сразу на входе можно воспользоваться контрсмещением (рис. 9, Б), которое дестабилизирует его раскачиванием влево-вправо. Такой прием в сочетании с резким дросселированием позволяет моментально развернуть автомобиль на необходимый угол.
Вариант 3 (рис. 10).

Рис. 10. Снижение скорости при прохождении поворота силовым скольжением

 

Силовое скольжение как способ прохождения поворотов основан на принципе торможения скольжением четырех колес. В частном случае он может использоваться для гашения излишней скорости. Этот способ торможения приемлем для поворотов с однородным покрытием и высоким коэффициентом сцепления. Заключается он в следующем. Водитель, прикрыв, но не закрыв дроссель, как бы пытается уйти внутрь поворота по крутой траектории. Возникающее боковое скольжение позволяет снизить скорость. Но если этот маневр выполнить при закрытом дросселе, то раннее начало скольжения задних колес может привести к вращению. Существует и другая опасность – слишком сильный поворот рулевого колеса может вызвать снос (скольжение) лишь передней оси автомобиля. Эти способы прохождения поворотов требуют специальной подготовки и хорошо отработанных навыков, но они обязательно должны быть в арсенале не только спортсмена-гонщика, но и водителя.

 

ВВЕДЕНИЕ

Большинство водителей любой квалификации чувствуют себя очень неуверенно, подъезжая к повороту на критической скорости. Это вполне естественно - программы их подготовки умалчивают о реальных выходах из таких ситуаций, а умудренные опытом "бывалые" предлагают советы типа "ехать потише"... Опасность может возникнуть намного раньше, чем автомобиль потеряет управляемость и под действием центробежной силы попадает либо в кювет, либо на полосу встречного движения. Критическая ситуация начинается с того момента, когда водитель допускает ошибку в оценке крутизны поворота. На первый взгляд, крутой поворот может показаться плавным, но свою ошибку многие, к сожалению, начинают понимать уже на дуге поворота. Опасность поворота оценивается в первую очередь его крутизной. Кроме значительной крутизны, многие повороты сложны (!), опасны (!!) и очень опасны (!!!) из-за скользкости покрытия, неровностей, постоянных или временных помех на дуге, глубокой обочины, крутого спуска и т. д. Когда скорость автомобиля минимальна и условия внешней среды благоприятны (сухое, твердое покрытие, отличная видимость, индивидуальное движение), то чаще всего трудностей не возникает. Но стоит только скорости приблизиться к критической, как любое неверное действие водителя тотчас приводит к аварийной ситуации или ДТП. Чаще всего такое действие обусловлено прочным рефлексом на опасность, заставляющим водителя резко нажать на тормозную педаль или педаль управления подачей топлива. Занос или вращение автомобиля почти всегда является реакцией на тормозной импульс, так как наружные колеса в большей степени загружены весом автомобиля из-за действия центробежной силы. Блокирование любого из четырех колес приведет к заносу автомобиля, а блокирование всех колес - к скольжению по касательной к дуге поворота. Очень трудно снизить скорость на дуге поворота. Самые эффективные способы торможения - ступенчатый и прерывистый - здесь применить нельзя из-за опасности блокирования колес. Прием "тормоз - газ" позволяет сохранить управляемость, но требует безошибочной работы левой ногой, что для большинства водителей-неспортсменов является невыполнимой задачей, так как отрабатывается на многолетних тренировках и предполагает наличие тонкого"чувства автомобиля". Плавное торможение исключает блокирование колес, но малоэффективно. Экстренное торможение сносом четырех колес или скольжением задних также является уделом лишь высококвалифицированных спортсменов. Поэтому возникает парадоксальная ситуация, при которой у неподготовленного водителя нет выбора в условиях критической скорости движения, и никакой совет или умная рекомендация не сможет заменить дефицита мастерства. Прежде чем решиться на скоростное прохождение поворота, нужно изучить приемы и способы управления, позволяющие не допустить грубую ошибку и стабилизировать автомобиль при потере устойчивости и управляемости. Лучшей школой прохождения поворотов является школа автогонщиков. Эти люди на собственном опыте в результате поиска и ошибок смогли систематизировать самые рациональные приемы. Миллионы обычных водителей могут использовать этот уникальный опыт, следуя сформулированным в книге 30 практическим рекомендациям. Пусть читателей не удивляет, что книга насыщена примерами из спорта и лучшие автогонщики России выступают здесь как учителя для всех нас. Можно надеяться, что их знания помогут вам повысить свою безопасность в критических ситуациях на поворотах.

 

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОВОРОТОВ

В основу классификации поворотов положен геометрический признак. Чем больше крутизна поворота (или меньше его радиус) и выше скорость движения, тем большая центробежная сила действует на автомобиль. Как только эта сила превысит сцепные возможности автомобиля с дорогой, происходит потеря устойчивости и управляемости (снос, занос, вынос автомобиля на полосу встречного движения или обочину). В самом общем виде все повороты можно объединить в три группы: простые, сложные и опасные. На простых поворотах радиус кривизны постоянен, а на сложных может меняться. Простые повороты разнятся лишь направлением движения (направо, налево) и крутизной траектории. Сложные повороты, напротив, разнообразны: плавные, резкие, длинные, крутые, сочлененные, S-образные и др. Каждому из них соответствует определенная техника управления. Опасные повороты – это особая категория, причем к ней могут относиться и простые, и сложные повороты. Их опасность может определяться разными факторами: резким сужением дороги, помехами на стандартной траектории (камнями, неровностями), которые могут при экстренном объезде нарушить стабилизацию автомобиля. Зачастую на таких поворотах вообще нет смысла анализировать степень опасности, если она велика, и расчленять ее на составные части. Проще применить традиционный прием: снизить скорость до обеспечения гарантированной безопасности. Регулятором безопасности, подвластным водителю, является скорость автомобиля. Поэтому первым условием достижения мастерства является способность водителя точно сопоставить геометрию поворота (крутизну) и скорость автомобиля. Если скорость входа в поворот превышена, то погасить ее на дуге поворота чрезвычайно сложно из-за того, что нельзя полностью использовать тормозной эффект при неодинаково загруженных колесах. Внутренние относительно дуги поворота колеса разгружаются и способны заблокироваться даже при невысокой интенсивности торможения рабочим тормозом. При возникновении такого явления автомобиль переходит в занос или вращение. Поэтому для замедления на повороте применяют малоэффективное плавное торможение или контраварийные приемы (торможение скольжением), которые не требуют использования тормозной системы. Вторым условием достижения водительского мастерства является овладение комбинацией приемов управления, позволяющих обеспечить оптимальный скоростной режим и движение по заданной траектории. Не случайно техника прохождения поворотов считается наиболее сложной составляющей водительского мастерства. Ее реализация затрагивает практически все элементы управления (руление, торможение, выключение - включение сцепления, включение передач). Притом стандартные приемы, доведенные до автоматизма, чередуются с нестандартными, с помощью которых водитель сглаживает переходы от одного приема к другому, стабилизирует автомобиль, компенсирует допущенные ошибки. Постоянное сопоставление геометрии, скорости и техники управления привело к необходимости классификации поворотов по этим признакам (см. табл.). Наиболее важными факторами оценки поворота являются: возможность визуального просмотра его от входа до выхода или частично, крутизна или угол излома, направление, наличие подъемов, спусков, виражей, отрицательных уклонов и помех, комбинация этих элементов, состояние покрытия (скользкое, твердое, вязкое, рыхлое) и обочин.

Таблица. Классификация поворотов

Категория поворота (рис. 1)	Крутизна, град	Критическая скорость, км/ч	Последовательнось действий гонщика при входе на максимальной скорости
Для 4-ступенчатой КП	Для 5-ступенчатой КП
	1-5,5	160-180	IV-ПР	V-ПР
	6,0-11,0	140-160	IV-ТД-З-ПР	V-Т-З-ПР
	11,5-33,5	120-140	IV-Т-З-ПР	V-Т-IV-З-ПР
	34,0-56,0	100-120	IV-Т-III-З-ПР	V-Т-IV-Т-З-ПР
	56,5-78,5	80-100	IV-Т-III-Т-З-ПР	V-Т-IV-Т-III-З-ПР
	79,0-90,0	60-80	IV-Т-III-Т-II-З-ПР	V-Т-IV-Т-III-Т-З-ПР
	90,5-135	40-60	IV-Т-III-Т-II-Т-З-ПР	V-Т-IV-Т-III-Т-II-ПР-ТС
	135,5-160	20-40	IV-Т-III-Т-II-ПР-ТС	V-Т-IV-Т-III-Т-II-Т-ПР-I

Примечания. 1. В таблице приняты условные обозначения: I-V - номер передачи; ПР - поворот рулевого колеса; З - загрузка передних колес; ТД - торможение двигателем; Т - торможение рабочим тормозом; ТС - торможение стояночным тормозом; КП - коробка передач. 2. Диапазон критической скорости связан не только с крутизной дуги, но и с коэффициентом сцепления шин с дорогой

Сложные повороты, состоящие из сочетания дуг различных радиуса или направления (рис. 2),

требуют не только точной геометрической оценки, но и конкретной тактики их прохождения с учетом изменения скорости на отдельных отрезках дуги, построения общей траектории, применения различных приемов управления, стабилизирующих автомобиль на дуге поворота. Безопасность водителя при прохождении таких поворотов на критической скорости зависит от точного прогноза и не менее точных действий по самостраховке, результатом которых является сохранение устойчивости и управляемости автомобиля на всем протяжении поворота от входа до выхода. Для большинства водителей и автогонщиков блее важной является не характеристика поворота, а безопасная траектория. В "стенограммах" лучших гонщиков имеются существенные различия не потому, что их восприятие поворотов и расстояний до них сильно отличается, а из-за выбора конкретных приемов. И самое удивительное – траектории лучших гонщиков практически одинаковые.

 

 

ПОСТРОЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТРАЕКТОРИИ

Весьма важным условием безопасности движения на повороте является правильный выбор траектории. Многие считают оптимальной дугу окружности наибольшего радиуса (рис. 3, А), полагая, что максимальная скорость движения гарантирует минимальное время преодоления поворота. Однако это далеко не так, поскольку потери времени необходимо учитывать на всех фазах поворота, начиная с торможения при подходе и заканчивая разгоном на выходе. Так как время торможения автомобиля всегда меньше времени его разгона, то оптимальной является не симметричная (правильная) дуга, а траектория, которая позволит начать более ранний и интенсивный разгон. Она называется траекторией с "глубоким входом" и является наилучшей независимо от покрытия дороги и скорости движения (рис. 3, Б).

Рис. 3. Варианты входа в поворот (точками отмечены места касания автомобилем границы дорожного покрытия)

 

"Глубокий вход" выполняется следующим образом. Автомобиль движется по наружной стороне поворота, при этом водитель стремится как можно дольше ехать прямо. Это достаточно опасно и трудно выполнимо из-за большой вероятности того, что в начале маневра автомобиль, "не послушается" рулевого управления, а это в свою очередь спровоцирует еще более резкий поворот и срыв передних колес. Условиями тактически правильного и наиболее быстрого прохождения поворота является, во-первых, полное использование ширины дорожного полотна (на входе и выходе автомобиль должен находиться у внешней его границы) и, во-вторых, точка касания автомобиля внутренней границы полотна (см. рис. 3, Б) должна быть как можно дальше по ходу движения. Ранний вход в поворот (рис. 3, В) почти всегда является грубой тактической ошибкой. Он вызывает трудности в заключительной фазе: "доворот" на дуге увеличивает центробежную силу и провоцирует вынос автомобиля с полотна дороги. Траектория движения, построенная по этим принципам, обеспечивает максимальные скорость и ускорение на выходе. Движение на любом повороте условно можно разделить на четыре фазы (рис. 4).

Рис. 4. Фазы прохождения поворота

I. Подход к повороту характеризуется снижением скорости до оптимальной, соответствующей геометрии поворота, и выходом на внешнюю его сторону, что обеспечивает минимальную кривизну траектории и максимальную скорость движения.
II. Вход в поворот теоретически представляется простым – водитель поворачивает рулевое колесо на угол, обеспечивающий движение по требуемой криволинейной траектории, и автомобиль начинает двигаться по заданной кривой – принимает маневр. Но на практике все гораздо сложнее. Чтобы пройти поворот на предельной скорости, а торможение начать как можно позже, переход автомобиля от прямолинейного движения к криволинейному должен протекать, как правило, на грани потери сцепления колес с дорогой. Поэтому не исключена ситуация, в которой передние колеса срываются в скольжение и автомобиль продолжает движение прямо.
III. Движение по дуге делится на два этапа: от момента входа до точки касания внутренней границы дорожного полотна (дуга постоянного радиуса); от точки касания до выхода из поворота (распрямляющаяся кривая). Второй этап имеет особенность, характерную для поворотов любых категорий. На этом участке пути следует одновременно плавно поворачивать рулевое колесо и интенсивно разгоняться сразу же после прохождения вершины поворота, а точнее – точки касания границы дорожного полотна. Для плавного перехода к прямолинейному движению необходимо поворачивать рулевое колесо так, чтобы скорость его вращения обязательно соответствовала скорости движения автомобиля, и ни в коем случае не выпускать руль из рук, не давая ему самостоятельно раскручиваться до нейтрального положения.
IV. Выход из поворота включает в себя переход к прямолинейному движению и выравнивание автомобиля. Практика показала, что в этой фазе чаще всего сказываются ошибки при движении по кривой, которые приводят к заносу. Как правило, это слишком резкое нажатие на педаль управления подачей топлива.